Economía de recursos naturales
La economía de los recursos naturales se ocupa de la oferta, la demanda y la asignación de los recursos naturales de la Tierra. Uno de los principales objetivos de la economía de los recursos naturales es comprender mejor el papel de los recursos naturales en la economía para desarrollar métodos más sostenibles de gestión de esos recursos para garantizar su disponibilidad para las generaciones futuras. Los economistas de recursos estudian las interacciones entre los sistemas económicos y naturales, con el objetivo de desarrollar una economía sostenible y eficiente.
Áreas de discusión
Economía de los recursos naturales Campo transdisciplinario de investigación académica dentro de la economía que tiene como objetivo abordar las conexiones y la interdependencia entre las economías humanas y los ecosistemas naturales. Su enfoque es cómo operar una economía dentro de las limitaciones ecológicas de los recursos naturales de la tierra. La economía de los recursos reúne y conecta diferentes disciplinas dentro de las ciencias naturales y sociales conectadas con amplias áreas de las ciencias de la tierra, la economía humana y los ecosistemas naturales.Los modelos económicos deben adaptarse para adaptarse a las características especiales de los insumos de recursos naturales. El plan de estudios tradicional de la economía de los recursos naturales enfatizaba los modelos de pesca, los modelos forestales y los modelos de extracción de minerales (es decir, peces, árboles y minerales). Sin embargo, en los últimos años, otros recursos, en particular el aire, el agua, el clima global y los "recursos ambientales" en general, se han vuelto cada vez más importantes para la formulación de políticas.
El interés académico y político ahora ha ido más allá de la simple explotación comercial óptima del trío estándar de recursos para abarcar la gestión para otros objetivos. Por ejemplo, los recursos naturales en términos más generales tienen definidos valores tanto recreativos como comerciales. También pueden contribuir a los niveles generales de bienestar social, por su mera existencia.
El área de economía y política se centra en los aspectos humanos de los problemas ambientales. Las áreas tradicionales de la economía ambiental y de los recursos naturales incluyen la teoría del bienestar, el uso de la tierra/ubicación, el control de la contaminación, la extracción de recursos y la valoración no comercial, y también la agotabilidad de los recursos, la sostenibilidad, la gestión ambiental y la política ambiental. Los temas de investigación podrían incluir los impactos ambientales de la agricultura, el transporte y la urbanización, el uso de la tierra en países pobres e industrializados, el comercio internacional y el medio ambiente, el cambio climático y los avances metodológicos en la valoración no comercial, por nombrar solo algunos.
La regla de Hotelling es un modelo económico de gestión de recursos no renovables de 1938 de Harold Hotelling. Muestra que la explotación eficiente de un recurso no renovable y no aumentable, en condiciones económicas estables, conduciría al agotamiento del recurso. La regla establece que esto conduciría a un precio neto o "alquiler de hotelería" que aumentaría anualmente a una tasa igual a la tasa de interés, lo que reflejaría la creciente escasez del recurso. Los recursos no aumentables de materiales inorgánicos (es decir, minerales) son poco comunes; la mayoría de los recursos se pueden aumentar mediante el reciclaje y la existencia y el uso de sustitutos de los productos de uso final (ver más abajo).
Vogely ha declarado que el desarrollo de un recurso mineral ocurre en cinco etapas: (1) El margen operativo actual (tasa de producción) gobernado por la proporción de la reserva (recurso) ya agotada. (2) El margen de desarrollo intensivo regido por la compensación entre el aumento de la inversión necesaria y una realización más rápida de los ingresos. (3) El amplio margen de desarrollo en el que se inicia la extracción de yacimientos conocidos pero previamente no económicos. (4) El margen de exploración en el que se lleva a cabo la búsqueda de nuevos yacimientos (recursos) y el costo por unidad extraída es muy incierto, y el costo de falla debe equilibrarse con la búsqueda de recursos utilizables (depósitos) que no tienen costos marginales de extracción. mayor que en las tres primeras etapas anteriores. (5) El margen tecnológico que interactúa con las primeras cuatro etapas.
Simon ha declarado que el suministro de recursos naturales es infinito (es decir, perpetuo)
Estos puntos de vista conflictivos se reconciliarán sustancialmente al considerar los temas relacionados con los recursos en profundidad en la siguiente sección, o al menos se minimizarán.
Además, la regla de Hartwick proporciona información sobre la sostenibilidad del bienestar en una economía que utiliza recursos no renovables.
Recursos perpetuos vs agotabilidad
Antecedentes e introducción
El concepto de recurso perpetuo es complejo porque el concepto de recurso es complejo y cambia con el advenimiento de nueva tecnología (generalmente recuperación más eficiente), nuevas necesidades y, en menor grado, con nueva economía (por ejemplo, cambios en los precios del material, cambios en los costos de energía, etc.). Por un lado, un material (y sus recursos) puede entrar en un momento de escasez y convertirse en un material estratégico y crítico (una crisis de agotamiento inmediato), pero por otro lado un material puede quedar fuera de uso, su recurso puede pasar a ser siendo perpetuo si no lo era antes, y luego el recurso puede convertirse en un paleorrecurso cuando el material queda casi completamente fuera de uso (por ejemplo, recursos de pedernal de punta de flecha). Algunas de las complejidades que influyen en los recursos de un material incluyen el grado de reciclabilidad,
El gobierno federal de repente se interesó de manera convincente en los problemas de recursos el 7 de diciembre de 1941, poco después de lo cual Japón cortó el estaño y el caucho de EE. UU. e hizo que otros materiales, como el tungsteno, fueran muy difíciles de obtener. Este fue el peor caso para la disponibilidad de recursos, convirtiéndose en un material estratégico y crítico. Después de la guerra, se estableció una reserva gubernamental de materiales críticos y estratégicos, con alrededor de 100 materiales diferentes que se compraron por dinero en efectivo o se obtuvieron intercambiando productos agrícolas estadounidenses por ellos. A más largo plazo, la escasez de estaño llevó más tarde a sustituir completamente el papel de aluminio por papel de estaño y latas de acero revestidas con polímeros y el envasado aséptico sustituyó a las latas de acero galvanizadas con estaño.
Los recursos cambian con el tiempo con la tecnología y la economía; una recuperación más eficiente conduce a una caída en la ley del mineral necesaria. La ley promedio del mineral de cobre procesado ha bajado de 4,0% de cobre en 1900 a 1,63% en 1920, 1,20% en 1940, 0,73% en 1960, 0,47% en 1980 y 0,44% en 2000.
El cobalto había estado en un estado de suministro dudoso desde que el Congo Belga (la única fuente importante de cobalto en el mundo) obtuvo una precipitada independencia en 1960 y la provincia productora de cobalto se separó como Katanga, seguido de varias guerras e insurgencias, remociones de gobiernos locales, ferrocarriles destruidos y nacionalizaciones. Esto se completó con una invasión de la provincia por parte de los rebeldes de Katanga en 1978 que interrumpió el suministro y el transporte y provocó que el precio del cobalto se triplicara brevemente. Mientras que el suministro de cobalto se interrumpió y el precio se disparó, el níquel y otros sustitutos entraron en servicio.
Después de esto, la idea de una "Guerra de recursos" por parte de los soviéticos se hizo popular. En lugar del caos que resultó de la situación del cobalto de Zaire, esto sería planeado, una estrategia diseñada para destruir la actividad económica fuera del bloque soviético mediante la adquisición de recursos vitales por medios no económicos (¿militares?) fuera del bloque soviético (¿Tercer Mundo?), luego reteniendo estos minerales de Occidente.
Una forma importante de evitar una situación de cobalto o una situación de "Guerra de recursos" es utilizar sustitutos de un material en sus usos finales. Algunos criterios para un sustituto satisfactorio son (1) disponibilidad inmediata en el país en cantidades adecuadas o disponibilidad de naciones contiguas, o posiblemente de aliados en el extranjero, (2) poseer propiedades físicas y químicas, rendimiento y longevidad comparables al material de primera elección, (3) comportamiento y propiedades bien establecidas y conocidas, particularmente como componente en aleaciones exóticas, y (4) capacidad de procesamiento y fabricación con cambios mínimos en la tecnología existente, la planta de capital y las instalaciones de procesamiento y fabricación. Algunas sustituciones sugeridas fueron alunita por bauxita para hacer alúmina, molibdeno y/o níquel por cobalto, Los materiales se pueden eliminar sin sustituir materiales, por ejemplo, mediante el uso de descargas de electricidad de alta tensión para dar forma a objetos duros que antes se moldeaban con abrasivos minerales, lo que brinda un rendimiento superior a un costo menor, o mediante el uso de computadoras/satélites para reemplazar el cable de cobre (líneas terrestres).
Una forma importante de reemplazar un recurso es mediante la síntesis, por ejemplo, diamantes industriales y muchos tipos de grafito, aunque cierto tipo de grafito casi podría reemplazarse por un producto reciclado. La mayor parte del grafito es sintético, por ejemplo, electrodos de grafito, fibra de grafito, formas de grafito (mecanizadas o sin mecanizar) y polvo de grafito.
Otra forma de reemplazar o ampliar un recurso es reciclando el material deseado de la chatarra o los desechos. Esto depende de si el material se disipa o no o si está disponible como un producto duradero que ya no se puede utilizar. La recuperación del producto duradero depende de su resistencia a la descomposición química y física, las cantidades disponibles, el precio de disponibilidad y la facilidad de extracción del producto original. Por ejemplo, el bismuto en la medicina estomacal se dispersa (disipa) irremediablemente y, por lo tanto, es imposible recuperarlo, mientras que las aleaciones de bismuto se pueden recuperar y reciclar fácilmente. Un buen ejemplo en el que el reciclaje marca una gran diferencia es la situación de disponibilidad de recursos para el grafito, donde el grafito en escamas se puede recuperar de un recurso renovable llamado kish, un desecho de fabricación de acero creado cuando el carbono se separa como grafito dentro del kish del metal fundido junto con la escoria.. Después de que esté frío, el kish se puede procesar.
Es necesario introducir otros tipos de recursos. Si los materiales estratégicos y críticos son el peor caso para los recursos, a menos que se mitiguen mediante la sustitución y/o el reciclaje, uno de los mejores es un recurso abundante. Un recurso abundante es aquel cuyo material hasta ahora ha encontrado poco uso, como el uso de arcillas con alto contenido de aluminosidad o anortosita para producir alúmina y magnesio antes de que se recuperara del agua de mar. Un recurso abundante es bastante similar a un recurso perpetuo.La base de reserva es la parte de un recurso identificado que tiene un potencial razonable para volverse económicamente disponible en un momento posterior al momento en que la tecnología actualmente probada y la economía actual están en funcionamiento. Los recursos identificados son aquellos cuya ubicación, grado, calidad y cantidad se conocen o estiman a partir de evidencia geológica específica. Las reservas son aquella parte de la base de reservas que se puede extraer económicamente al momento de su determinación; las reservas no deben utilizarse como sustituto de los recursos porque a menudo están distorsionadas por los impuestos o las necesidades de relaciones públicas de la empresa propietaria.
Modelos integrales de recursos naturales
Harrison Brown y sus asociados declararon que la humanidad procesará "mineral" de grado cada vez más bajo. El hierro provendrá de material que contenga hierro de bajo grado, como roca en bruto de cualquier parte de una formación de hierro, no muy diferente del insumo que se usa para fabricar gránulos de taconita en América del Norte y otros lugares en la actualidad. A medida que disminuyan las reservas de carbón coquizable, la producción de arrabio y acero utilizará procesos que no utilizan coque (es decir, acero eléctrico). La industria del aluminio podría pasar del uso de bauxita al uso de anortosita y arcilla. Aumentará el consumo de magnesio metálico y magnesia (es decir, en refractarios), que actualmente se obtiene del agua de mar. El azufre se obtendrá de las piritas, luego del yeso o de la anhidrita. Los metales como el cobre, el zinc, el níquel y el plomo se obtendrán de los nódulos de manganeso o de la formación Phosphoria (¡sic!). Estos cambios podrían ocurrir de manera irregular en diferentes partes del mundo. Mientras que Europa y América del Norte podrían usar anortosita o arcilla como materia prima para el aluminio, otras partes del mundo podrían usar bauxita, y mientras América del Norte podría usar taconita, Brasil podría usar mineral de hierro. Aparecerán nuevos materiales (nota: lo han hecho), fruto de los avances tecnológicos, algunos actuando como sustitutos y otros con nuevas propiedades. El reciclaje se volverá más común y más eficiente (nota: ¡lo ha sido!). En última instancia, los minerales y metales se obtendrán mediante el procesamiento de roca "promedio". Roca, 100 toneladas de roca ígnea "promedio", producirá ocho toneladas de aluminio, cinco toneladas de hierro y 0,6 toneladas de titanio. otras partes del mundo podrían usar bauxita, y mientras América del Norte podría usar taconita, Brasil podría usar mineral de hierro. Aparecerán nuevos materiales (nota: lo han hecho), fruto de los avances tecnológicos, algunos actuando como sustitutos y otros con nuevas propiedades. El reciclaje se volverá más común y más eficiente (nota: ¡lo ha sido!). En última instancia, los minerales y metales se obtendrán mediante el procesamiento de roca "promedio". Roca, 100 toneladas de roca ígnea "promedio", producirá ocho toneladas de aluminio, cinco toneladas de hierro y 0,6 toneladas de titanio. otras partes del mundo podrían usar bauxita, y mientras América del Norte podría usar taconita, Brasil podría usar mineral de hierro. Aparecerán nuevos materiales (nota: lo han hecho), fruto de los avances tecnológicos, algunos actuando como sustitutos y otros con nuevas propiedades. El reciclaje se volverá más común y más eficiente (nota: ¡lo ha sido!). En última instancia, los minerales y metales se obtendrán mediante el procesamiento de roca "promedio". Roca, 100 toneladas de roca ígnea "promedio", producirá ocho toneladas de aluminio, cinco toneladas de hierro y 0,6 toneladas de titanio. ¡Tiene!). En última instancia, los minerales y metales se obtendrán mediante el procesamiento de roca "promedio". Roca, 100 toneladas de roca ígnea "promedio", producirá ocho toneladas de aluminio, cinco toneladas de hierro y 0,6 toneladas de titanio. ¡Tiene!). En última instancia, los minerales y metales se obtendrán mediante el procesamiento de roca "promedio". Roca, 100 toneladas de roca ígnea "promedio", producirá ocho toneladas de aluminio, cinco toneladas de hierro y 0,6 toneladas de titanio.
El modelo USGS basado en datos de abundancia de la corteza y la relación reserva-abundancia de McKelvey, se aplica a varios metales en la corteza terrestre (en todo el mundo) y en la corteza de EE. UU. Los recursos potenciales actualmente recuperables (tecnología actual, economía) que más se acercan a la relación McKelvey son los que se han buscado durante más tiempo, como el cobre, el zinc, el plomo, la plata, el oro y el molibdeno. Los metales que no siguen la relación de McKelvey son los que son subproductos (de los principales metales) o no han sido vitales para la economía hasta hace poco (titanio, aluminio en menor grado). El bismuto es un ejemplo de un subproducto metálico que no sigue muy bien la relación; las reservas de plomo del 3% en el oeste de los EE. UU. tendrían solo 100 ppm de bismuto, claramente de grado demasiado bajo para una reserva de bismuto.
Diversos autores tienen contribuciones adicionales. Algunos piensan que el número de sustitutos es casi infinito, particularmente con el flujo de nuevos materiales de la industria química; Se pueden fabricar productos finales idénticos a partir de diferentes materiales y puntos de partida. Los plásticos pueden ser buenos conductores eléctricos. Dado que todos los materiales son 100 veces más débiles de lo que teóricamente deberían ser, debería ser posible eliminar áreas de dislocaciones y fortalecerlas en gran medida, lo que permitiría usar cantidades menores. En resumen, las empresas "mineras" tendrán productos cada vez más diversos, la economía mundial se está alejando de los materiales hacia los servicios, y la población parece estar nivelándose, todo lo cual implica una disminución del crecimiento de la demanda de materiales; gran parte de los materiales se recuperarán de rocas poco comunes,
Tendencia hacia los recursos perpetuos
A medida que la nueva tecnología radical impacta el mundo de los materiales y minerales cada vez más poderosamente, es cada vez más probable que los materiales utilizados tengan recursos perpetuos. Ya hay cada vez más materiales que tienen recursos perpetuos y cada vez menos materiales que tienen recursos no renovables o son materiales estratégicos y críticos. Algunos materiales que tienen recursos perpetuos como la sal, la piedra, el magnesio y la arcilla común se mencionaron anteriormente. Gracias a la nueva tecnología, los diamantes sintéticos se agregaron a la lista de recursos perpetuos, ya que pueden fabricarse fácilmente a partir de un trozo de otra forma de carbono. El grafito sintético, se fabrica en grandes cantidades (electrodos de grafito, fibra de grafito) a partir de precursores de carbono como el coque de petróleo o una fibra textil. Una empresa llamada Liquidmetal Technologies, Inc. está utilizando la eliminación de dislocaciones en un material con una técnica que supera las limitaciones de rendimiento causadas por las debilidades inherentes a la estructura atómica del cristal. Hace aleaciones de metales amorfos, que conservan una estructura atómica aleatoria cuando se solidifica el metal caliente, en lugar de la estructura atómica cristalina (con dislocaciones) que normalmente se forma cuando se solidifica el metal caliente. Estas aleaciones amorfas tienen propiedades de rendimiento mucho mejores de lo habitual; por ejemplo, sus aleaciones Liquidmetal de circonio y titanio son un 250 % más resistentes que una aleación de titanio estándar. Las aleaciones Liquidmetal pueden suplantar a muchas aleaciones de alto rendimiento. que retienen una estructura atómica aleatoria cuando el metal caliente se solidifica, en lugar de la estructura atómica cristalina (con dislocaciones) que normalmente se forma cuando el metal caliente se solidifica. Estas aleaciones amorfas tienen propiedades de rendimiento mucho mejores de lo habitual; por ejemplo, sus aleaciones Liquidmetal de circonio y titanio son un 250 % más resistentes que una aleación de titanio estándar. Las aleaciones Liquidmetal pueden suplantar a muchas aleaciones de alto rendimiento. que retienen una estructura atómica aleatoria cuando el metal caliente se solidifica, en lugar de la estructura atómica cristalina (con dislocaciones) que normalmente se forma cuando el metal caliente se solidifica. Estas aleaciones amorfas tienen propiedades de rendimiento mucho mejores de lo habitual; por ejemplo, sus aleaciones Liquidmetal de circonio y titanio son un 250 % más resistentes que una aleación de titanio estándar. Las aleaciones Liquidmetal pueden suplantar a muchas aleaciones de alto rendimiento.
La exploración del fondo del océano en los últimos cincuenta años reveló nódulos de manganeso y nódulos de fosfato en muchos lugares. Más recientemente, se han descubierto depósitos de sulfuros polimetálicos y actualmente se están depositando "lodos negros" de sulfuros polimetálicos de "fumadores negros". La situación de escasez de cobalto de 1978 tiene ahora una nueva opción: recuperarlo de los nódulos de manganeso. Una empresa coreana planea comenzar a desarrollar una operación de recuperación de nódulos de manganeso en 2010; los nódulos de manganeso recuperados tendrían un promedio de 27 % a 30 % de manganeso, 1,25 % a 1,5 % de níquel, 1 % a 1,4 % de cobre y 0,2 % a 0,25 % de cobalto (grado comercial) Nautilus Minerals Ltd. planea recuperar material de grado comercial con un promedio de 29,9 % de zinc, 2,3 % de plomo y 0,5 % de cobre de depósitos masivos de sulfuro polimetálico en el fondo del océano utilizando un dispositivo similar a una aspiradora subacuática que combina algunas tecnologías actuales de una manera nueva. En asociación con Nautilus están Tech Cominco Ltd. y Anglo-American Ltd., firmas internacionales líderes en el mundo.
También existen otras técnicas de minería robótica que podrían aplicarse bajo el océano. Rio Tinto está utilizando enlaces satelitales para permitir que los trabajadores a 1500 kilómetros de distancia operen plataformas de perforación, carguen carga, extraigan minerales y los descarguen en cintas transportadoras, y coloquen explosivos para luego explotar rocas y tierra. La empresa puede mantener a los trabajadores fuera de peligro de esta manera y también usar menos trabajadores. Dicha tecnología reduce los costos y compensa las disminuciones en el contenido de metal de las reservas de mineral. Por lo tanto, se puede obtener una variedad de minerales y metales de fuentes no convencionales con recursos disponibles en grandes cantidades.
Finalmente, ¿qué es un recurso perpetuo? La definición de ASTM para un recurso perpetuo es "uno que es virtualmente inagotable en una escala de tiempo humana". Los ejemplos dados incluyen la energía solar, la energía de las mareas y la energía eólica, a las que se debe agregar sal, piedra, magnesio, diamantes y otros materiales mencionados anteriormente. Un estudio sobre los aspectos biogeofísicos de la sostenibilidad arrojó como regla de práctica prudente que un stock de recursos debe durar 700 años para lograr la sostenibilidad o convertirse en un recurso perpetuo, o en el peor de los casos, 350 años.
Si un recurso que dura 700 años o más es perpetuo, uno que dura entre 350 y 700 años puede llamarse recurso abundante, y así se define aquí. El tiempo que se puede recuperar el material de su recurso depende de la necesidad humana y los cambios en la tecnología desde la extracción a través del ciclo de vida del producto hasta la eliminación final, además de la reciclabilidad del material y la disponibilidad de sustitutos satisfactorios. Específicamente, esto muestra que la agotabilidad no ocurre hasta que estos factores se debilitan y juegan: la disponibilidad de sustitutos, el alcance del reciclaje y su viabilidad, una fabricación más eficiente del producto de consumo final, productos de consumo más duraderos y duraderos, e incluso una serie de otros factores.
La información de recursos más reciente y la orientación sobre los tipos de recursos que deben tenerse en cuenta se tratan en la Guía de recursos-Actualización [1]
Transición: recursos perpetuos a paleorrecursos
Los recursos perpetuos pueden pasar a ser un paleorrecurso. Un paleorrecurso es aquel que tiene poca o ninguna demanda del material extraído de él; un material obsoleto, los humanos ya no lo necesitan. El paleorrecurso clásico es un recurso de pedernal de punta de flecha; ya nadie fabrica puntas de flecha o puntas de lanza de pedernal: hacer una pieza afilada de chatarra de acero y usarla es mucho más simple. Los productos obsoletos incluyen latas, papel de aluminio, la pizarra de la escuela y el radio en la tecnología médica. El radio ha sido reemplazado por cobalto-60 mucho más barato y otros radioisótopos en el tratamiento de radiación. El plomo resistente a la corrosión como cubierta de cable ha sido reemplazado por plásticos.
La antracita de Pensilvania es otro material donde se puede mostrar estadísticamente la tendencia a la obsolescencia y convertirse en un paleorrecurso. La producción de antracita fue de 70,4 millones de toneladas en 1905, 49,8 millones de toneladas en 1945, 13,5 millones de toneladas en 1965, 4,3 millones de toneladas en 1985 y 1,5 millones de toneladas en 2005. La cantidad utilizada por persona fue de 84 kg por persona en 1905, 7,1 kg en 1965 y 0,8 kg en 2005. Compare esto con las reservas de antracita de USGS de 18,6 mil millones de toneladas y los recursos totales de 79 mil millones de toneladas; la demanda de antracita ha bajado tanto que estos recursos son más que perpetuos.
Dado que los recursos de antracita se encuentran tan lejos en el rango de recursos perpetuos y la demanda de antracita ha disminuido tanto, ¿es posible ver cómo la antracita podría convertirse en un paleorrecurso? Probablemente debido a que los clientes siguen desapareciendo (es decir, se convierten a otros tipos de energía para calentar espacios), la red de suministro se atrofia ya que los comerciantes de carbón de antracita no pueden retener suficiente negocio para cubrir los costos y cierran, y las minas con un volumen demasiado pequeño para cubrir los costos también cierran. Este es un proceso que se refuerza mutuamente: los clientes se convierten a otras formas de energía más limpia que producen menos contaminación y dióxido de carbono, luego el distribuidor de carbón tiene que cerrar debido a la falta de volumen de ventas suficiente para cubrir los costos. Los otros clientes del comerciante de carbón se ven obligados a convertirse a menos que puedan encontrar otro comerciante de carbón cercano. Por fin,
Ciclos geoquímicos globales
- Ciclos geoquímicos globales críticos para la vida
Ciclo del nitrógeno
El ciclo del agua
Ciclo del carbono
ciclo de oxigeno